天体的演化20150327gpl.ppt

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1、天体的演化天体的演化2015/03/27恒星分类恒星分类n我们观测到的恒星有：我们观测到的恒星有：超巨星、巨星、主序星、白矮星和中子星超巨星、巨星、主序星、白矮星和中子星。n肉眼可见的恒星大概是肉眼可见的恒星大概是6000颗。颗。n用来给恒星分类的主要特征是恒星的用来给恒星分类的主要特征是恒星的体积、体积、温度温度和和亮度亮度。恒星的体积恒星的体积n超巨星：体积巨大，如果把它放在太超巨星：体积巨大，如果把它放在太阳的位置上，一直可以延伸到木星旁阳的位置上，一直可以延伸到木星旁边。边。n白矮星：像地球一样大小白矮星：像地球一样大小n中子星：直径大约只有几千米到几十中子星：直径大约只有几千米到几十

2、千米。千米。恒星的颜色和温度恒星的颜色和温度n恒星的颜色显示了它的温度。恒星的颜色显示了它的温度。n温度较低的恒星，呈现温度较低的恒星，呈现暗红色暗红色。n表面温度达表面温度达5500的太阳发出的太阳发出白光白光。n更热的恒星（温度高于更热的恒星（温度高于10000）呈现）呈现蓝色蓝色。恒星的亮度恒星的亮度n恒星的恒星的亮度亮度取决于它的取决于它的体积体积、温度温度、以及以及离地球的距离离地球的距离。n绝对星等绝对星等：该恒星在离地球一个标准：该恒星在离地球一个标准距离（距离（10pc）情况下所具有的亮度。）情况下所具有的亮度。恒星的温度和亮度关系恒星的温度和亮度关系赫赫罗罗图图单星是孤独存在

3、的恒星，近旁没有因引力作用单星是孤独存在的恒星，近旁没有因引力作用而与之相互绕转的天体。太阳就是一颗单星而与之相互绕转的天体。太阳就是一颗单星.双星中研究较多的是物理双星，其两颗子星在双星中研究较多的是物理双星，其两颗子星在空间彼此靠得很近，在相互引力作用下，绕公空间彼此靠得很近，在相互引力作用下，绕公共重心旋转，共重心旋转，其中较亮的子星称为主星，亮度较小的称为伴其中较亮的子星称为主星，亮度较小的称为伴星。天狼星、北斗一、参宿一、参宿三、参宿星。天狼星、北斗一、参宿一、参宿三、参宿七等都是双星。七等都是双星。恒星演化的几个阶段 诞生期诞生期 存在期存在期 死亡期死亡期 一颗恒星的寿命取决于他

4、的质量一颗恒星的寿命取决于他的质量 质量越大，寿命越短！质量越大，寿命越短！15倍太阳质量倍太阳质量 1千万年千万年1倍太阳质量倍太阳质量 1百亿年百亿年0.2倍太阳质量倍太阳质量 1万亿年万亿年原恒星原恒星原恒星原恒星黑矮星黑矮星质量最大的恒质量最大的恒星遗留物会形星遗留物会形成黑洞，即使成黑洞，即使是光也无法从是光也无法从黑洞中逃逸出黑洞中逃逸出来。来。恒星的演化过程恒星的演化过程星云星云黑洞黑洞超新星爆发超新星爆发中子星中子星小质量小质量原恒星原恒星主序星主序星红巨星红巨星白矮星白矮星大质量大质量小质量小质量黑矮星黑矮星超巨星超巨星大质量大质量恒星的最初由气体星际云在恒星的最初由气体星际

5、云在重力作用下慢慢汇聚形成，重力作用下慢慢汇聚形成，最初的形态叫最初的形态叫“原恒星原恒星”。主序阶段是恒星一生中精力最旺盛的时期。恒星主序阶段是恒星一生中精力最旺盛的时期。恒星在主序阶段停留的时间取决于氢核燃料的消耗速在主序阶段停留的时间取决于氢核燃料的消耗速度，质量越大的恒星消耗越快度，质量越大的恒星消耗越快.当内部核表面的温度上升到足以点燃那里的氢当内部核表面的温度上升到足以点燃那里的氢 的时候，由于表面氢的燃烧，恒星一下子（爆的时候，由于表面氢的燃烧，恒星一下子（爆发）又亮了起来，恒星变成了发）又亮了起来，恒星变成了“红巨星红巨星”。恒星便进入了老年行列恒星便进入了老年行列。恒星内部氦

6、、碳、氧恒星内部氦、碳、氧 先后参与了热核反应，最后全部变成铁，能源先后参与了热核反应，最后全部变成铁，能源耗竭致使热核反应停止。耗竭致使热核反应停止。超新星的遗迹星云超新星的遗迹星云 直接由种子组成的。是一种非常致密的天体，直接由种子组成的。是一种非常致密的天体，它自身的万有引力可将相当于一个太阳质量的它自身的万有引力可将相当于一个太阳质量的物质压缩在半径仅仅为物质压缩在半径仅仅为10千米的球体内。也就是说，一匙中千米的球体内。也就是说，一匙中子星的质量差不多相当于地球上一座大山的质量。子星的质量差不多相当于地球上一座大山的质量。黑洞的引力极其强大，黑洞的引力极其强大，黑洞内部所有的物质，黑

7、洞内部所有的物质，包括速度最快的光都逃包括速度最快的光都逃脱不掉黑洞的巨大引脱不掉黑洞的巨大引力。力。根据根据史瓦西半径史瓦西半径，如果一个重力天体的半径小于史瓦西半，如果一个重力天体的半径小于史瓦西半径，天体将会发生径，天体将会发生坍塌坍塌。在这个半径以下的天体，其间的时空。在这个半径以下的天体，其间的时空弯曲得如此厉害，以至于其发射的所有射线，无论是来自什么弯曲得如此厉害，以至于其发射的所有射线，无论是来自什么方向的，都将被吸引入这个天体的中心。因为相对论指出任何方向的，都将被吸引入这个天体的中心。因为相对论指出任何物质都不可能超越光速，在史瓦西半径以下的天体的任何物质物质都不可能超越光速

8、，在史瓦西半径以下的天体的任何物质包括重力天体的组成物质包括重力天体的组成物质都将塌陷于中心部分。一个都将塌陷于中心部分。一个有理论上无限密度组成的点组成重力奇点（有理论上无限密度组成的点组成重力奇点（gravitational singularity）。由于在史瓦西半径内连光线都不能逃出）。由于在史瓦西半径内连光线都不能逃出黑洞黑洞，所以一个典型的黑洞确实是所以一个典型的黑洞确实是“黑黑”的。的。小于其史瓦西半径的物体被称为黑洞（亦称小于其史瓦西半径的物体被称为黑洞（亦称史瓦西黑洞史瓦西黑洞）。）。在不自转的黑洞上，史瓦西半径所形成的球面组成一个视界。在不自转的黑洞上，史瓦西半径所形成的球面组成一个视界。（自转的黑洞的情况稍许不同。）光和粒子均无法逃离这个球（自转的黑洞的情况稍许不同。）光和粒子均无法逃离这个球面。银河中心的超大质量黑洞的史瓦西半径约为面。银河中心的超大质量黑洞的史瓦西半径约为780万千米。万千米。一个平均密度等于临界密度的球体的史瓦西半径等于我们的可一个平均密度等于临界密度的球体的史瓦西半径等于我们的可观察宇宙的半径。观察宇宙的半径。